CN106525804A - 一种荧光免疫层析仪器的光学结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于荧光免疫分析技术领域，涉及一种荧光免疫层析仪器的光学结构，包括光学暗箱和可移动荧光试纸条，所述光学暗箱内依次设置有：LED光源、前置带通滤光片、矩形抛物面型聚光器、后置带通滤光片和光电探测器，光学暗箱还在底部设有一狭缝，LED光源、前置带通滤光片、矩形抛物面型聚光器和狭缝设置于一条直线上且垂直于可移动荧光试纸条，后置带通滤光片和光电探测器设置于一条直线上且与可移动荧光试纸条成45度夹角。本发明采用聚光结构，采用反射透射相结合的光路，具有检测精度高、光能利用率高、系统体积小、结构简单等优点。
Description
技术领域
本发明属于荧光免疫分析技术领域，它涉及一种荧光免疫层析仪器的光学结构。
背景技术
免疫层析技术是建立在层析技术和抗原-抗体特异性免疫反应基础上的新兴的一种快速诊断技术，具有简单、快速、精确、适用范围广等优点。原理是以固定有检测线的条状纤维层析材料为固定相，以待检测样品为移动相，当在试纸条上滴入待测样品时，待测样品通过毛细作用发生层析运动，当运动至检测线时样品中的抗原和特异性抗体结合后被截留，结合物的浓度和样品中抗体的浓度成正比，结合物受特定波长光线照射时，能激发产生荧光光谱，分析受激发光的数据即可完成这一特异性检测过程。
激发光照射在待测试纸条上产生的受激发光为漫反射模型，在探测器处检测的荧光光谱能量相对较弱，目前市场上的荧光免疫层析仪器，一般采用多次反射透射结构，变相扩大了系统的体积，且光路经过的光学元件越多，光能量损失约严重，最终在探测器处检测到的光信号越微弱，且光学元件越多，越不容易保证系统的精度，系统的稳定性也越差。
发明内容
为解决背景技术中探测器处检测的荧光光谱能量弱，能量利用率低的问题，多次反射式结构已经不能满足需要的问题，本发明的目的是提供一种连续、高通量的激发光谱，可探测到样品受激后的荧光光谱，根据分析荧光光谱数据可以完成特异性检测过程。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种荧光免疫层析仪器的光学结构，包括光学暗箱和可移动荧光试纸条，所述光学暗箱内依次设置有：LED光源、前置带通滤光片、矩形抛物面型聚光器、后置带通滤光片和光电探测器，光学暗箱还在底部设有一狭缝，LED光源、前置带通滤光片、矩形抛物面型聚光器和狭缝设置于一条直线上且垂直于可移动荧光试纸条，后置带通滤光片和光电探测器设置于一条直线上且与可移动荧光试纸条成30～60度夹角。
优选地，所述矩形抛物面型聚光器顶端的口径大于前置带通滤光片的口径。
优选地，所述前置带通滤光片的半口径与前置带通滤光片和LED光源距离的比值等于LED光源半发散角的正切值。
优选地，所述矩形抛物面型聚光器的顶端半口径与矩形抛物面型聚光器和LED光源距离的比值等于LED光源半发散角的正切值；矩形抛物面型聚光器的最大接收角大于LED光源的发散角；矩形抛物面型聚光器的底部半口径与顶端半口径的比值为矩形抛物面型聚光器最大接收半角的正弦值。
优选地，所述前置带通滤光片带宽在30～75nm之间，中心波长位于280～380nm之间，截止深度为2到5之间。
优选地，所述矩形抛物面型聚光器顶端矩形的边长在10～40mm之间，底部矩形的边长在4～16mm之间，长度在12～50mm之间，内表面反射率不小于84％。
优选地，所述后置带通滤光片带宽在30～75nm之间，中心波长位于500～670nm之间，截止深度为2到5之间。
优选地，所述后置带通滤光片的口径小于光电探测器的口径。
本发明的有益效果在于：
为得到合适的连续激发光，本发明将光源产生的光波入射到前置带通滤光片；利用一个矩形抛物面型聚光器作光学传递，在将激发光进行聚光得到高通量光谱的同时，大大减少了系统的能量损失，提高了光能利用率，且只用一个矩形抛物面型聚光器作为聚光器件，相比传统的多次反射透射式系统，保证了系统的稳定性且极大减小了系统的体积，用后置带通滤光片和光电传感器构成系统的探测部分，实现了样品受激后荧光光谱的探测，根据分析荧光光谱数据可以完成特异性检测过程。本发明采用聚光结构，采用反射透射相结合的光路，具有检测精度高、光能利用率高、系统体积小、结构简单等优点。
附图说明
图1为本发明一种荧光免疫层析仪器的光学结构示意图。
附图标记：
10，光学暗箱；11，LED光源；12，前置带通滤光片；13，矩形抛物面型聚光器；14，狭缝；15，后置带通滤光片；16，光电探测器；20，可移动荧光试纸条。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅是对本发明进行说明而非对其加以限定。
如图1所示，一种荧光免疫层析仪器的光学结构，包括光学暗箱10和可移动荧光试纸条20，所述光学暗箱10内依次设置有：LED光源11、前置带通滤光片12、矩形抛物面型聚光器13、后置带通滤光片15和光电探测器16，光学暗箱10还在底部设有一狭缝14，LED光源11、前置带通滤光片12、矩形抛物面型聚光器13和狭缝14设置于一条直线上且垂直于可移动荧光试纸条20，后置带通滤光片15和光电探测器16设置于一条直线上且与可移动荧光试纸条20成45度夹角。
来自于LED光源11的发散光谱向前置带通滤光片12入射，经滤光后的特定波段光线为发散光，经过矩形抛物面型聚光器13的聚光作用将发散光汇聚入射向矩形抛物面型聚光器13底部形成激发光，激发光经过狭缝14入射到荧光试纸条20，激发光照射在荧光试纸条20上产生漫反射可见波段的荧光，反射光经过狭缝14入射到后置带通滤光片15，后置带通滤光片15将接收的可见光过滤得到需要的波段并由光电探测器16探测到荧光试纸条受激后的荧光光谱。
LED光源11是波长为365nm的单色光LED，发光功率0.2W。
前置带通滤光片12的口径受LED光源11的发散角及前置带通滤光片12和LED光源11的距离约束，为保证LED光源11发出的光能全部被前置带通滤波片12接收，前置带通滤波片12的半口径与前置带通滤光片12和LED光源11距离的比值等于LED光源11半发散角的正切值。本实施例中，前置带通滤光片12带宽20nm，中心波长365nm，截止深度为5。
本系统由矩形抛物面型聚光器13起聚焦汇光的作用，可减少光能损失，提高信号强度。设计时，矩形抛物面型聚光器13的顶端尺寸大于前置带通滤光片12，保证LED光源11发出的光束更多的投射到矩形抛物面型聚光器13内。矩形抛物面型聚光器13顶端尺寸受LED光源11的发散角及矩形抛物面型聚光器13和LED光源11的距离约束，为保证LED光源11发出的光能全部被矩形抛物面型聚光器13接收，矩形抛物面型聚光器13需满足，矩形抛物面型聚光器13的顶端半口径与矩形抛物面型聚光器13和LED光源11的距离的比值等于LED光源11半发散角的正切值。矩形抛物面型聚光器13最大接收角大于LED光源11的发散角。矩形抛物面型聚光器13底部尺寸需满足，矩形抛物面型聚光器13的底部半口径与矩形抛物面型聚光器13的顶端半口径的比值为矩形抛物面型聚光器13最大接收半角的正弦值。矩形抛物面型聚光器13内表面反射率不小于84％。本实施例中，矩形抛物面型聚光器13顶端的尺寸20*20mm，底部的尺寸8*8mm，长度25mm。
后置带通滤光片15的口径小于光电探测器16的口径，但后置带通滤光片15的口径视光电探测器16的情况而应尽可能大，因为可移动荧光试纸条20受激发发出的为漫反射光，后置带通滤光片15的口径越大则收集的能量越多，后置带通滤光片15带宽40nm，中心波长610nm，截止深度为5。
光电探测器采用光电二极管，有效检测波长为320nm～1100nm。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种荧光免疫层析仪器的光学结构，包括光学暗箱(10)和可移动荧光试纸条(20)，其特征在于，所述光学暗箱(10)内依次设置有：LED光源(11)、前置带通滤光片(12)、矩形抛物面型聚光器(13)、后置带通滤光片(15)和光电探测器(16)，光学暗箱(10)还在底部设有一狭缝(14)，LED光源(11)、前置带通滤光片(12)、矩形抛物面型聚光器(13)和狭缝(14)设置于一条直线上且垂直于可移动荧光试纸条(20)，后置带通滤光片(15)和光电探测器(16)设置于一条直线上且与可移动荧光试纸条(20)成30～60度夹角。
2.根据权利要求1所述的一种荧光免疫层析仪器的光学结构，其特征在于：所述矩形抛物面型聚光器(13)顶端的口径大于前置带通滤光片(12)的口径。
3.根据权利要求1所述的一种荧光免疫层析仪器的光学结构，其特征在于：所述前置带通滤光片(12)的半口径与前置带通滤光片(12)和LED光源(11)距离的比值等于LED光源(11)半发散角的正切值。
4.根据权利要求1所述的一种荧光免疫层析仪器的光学结构，其特征在于：所述矩形抛物面型聚光器(13)的顶端半口径与矩形抛物面型聚光器(13)和LED光源(11)距离的比值等于LED光源(11)半发散角的正切值；矩形抛物面型聚光器(13)的最大接收角大于LED光源(11)的发散角；矩形抛物面型聚光器(13)的底部半口径与顶端半口径的比值为矩形抛物面型聚光器(13)最大接收半角的正弦值。
5.根据权利要求1所述的一种荧光免疫层析仪器的光学结构，其特征在于：所述前置带通滤光片(12)带宽在30～75nm之间，中心波长位于280～380nm之间，截止深度为2到5之间。
6.根据权利要求1所述的一种荧光免疫层析仪器的光学结构，其特征在于：所述矩形抛物面型聚光器(13)顶端矩形的边长在10～40mm之间，底部矩形的边长在4～16mm之间，长度在12～50mm之间，内表面反射率不小于84％。
7.根据权利要求1所述的一种荧光免疫层析仪器的光学结构，其特征在于：所述后置带通滤光片(15)带宽在30～75nm之间，中心波长位于500～670nm之间，截止深度为2到5之间。
8.根据权利要求1所述的一种荧光免疫层析仪器的光学结构，其特征在于：所述后置带通滤光片(15)的口径小于光电探测器(16)的口径。
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| CN109142310A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-01-04 | 中山大学 | 基于移动智能终端的多元检测芯片阅读仪 |
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